CN106278202A

CN106278202A - 轻质耐火砖及其制备方法

Info

Publication number: CN106278202A
Application number: CN201610577330.6A
Authority: CN
Inventors: 贺延奎; 王法河
Original assignee: Jiyuan Jinfeng Refractory Material Co Ltd
Current assignee: Jiyuan Jinfeng Refractory Material Co Ltd
Priority date: 2016-07-21
Filing date: 2016-07-21
Publication date: 2017-01-04

Abstract

本发明提供一种轻质耐火砖，它包括下述质量百分数的原料：氧化铝空心球20%～55%、漂珠20%～40%、结合剂6%～10%、氧化铝微粉1%～3%、软质黏土5%～20%、莫来石微粉10%～30%。本发明提供一种所述轻质耐火砖的制备方法，其步骤包括利用上述质量百分数的原料制备砖坯并进行干燥、烧结。所述轻质耐火砖具有较高的耐火性能和较好的热稳定性，且使用寿命长、热损失小。

Description

轻质耐火砖及其制备方法

技术领域

本发明属于耐火材料领域，具体的说，涉及了一种轻质耐火砖及其制备方法。

背景技术

轻质复合密封火口组件是一种具有导热系数低、热震性好、耐压强度高、密封效果好耐高温的耐火砖，可用作碳素焙烧炉火口组件。目前关于碳素培烧炉火口组件可具体分为铸铁火口组件、软质黏土高铝质火口组件和高密度致密浇筑块火口组件；其中铸铁火口组件和高密度致密浇筑块火口组件虽具有强度较高，使用寿命长的优点，但存在热损失较大，能耗高、组件温度较高，操作不便等缺点；软质黏土高铝质火口组件存在导热系数大、热稳定性差，易开裂、使用寿命短的缺点。

为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种热稳定性能好、使用寿命长、热损失小的轻质耐火砖及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种轻质耐火砖，它包括下述质量百分数的原料：氧化铝空心球20%～55%、漂珠20%～40%、结合剂6%～10%、氧化铝微粉1%～3%、软质黏土5%～20%、莫来石微粉10%～30%。

基于上述，所述氧化铝空心球的氧化铝含量大于99%、所述氧化铝空心球粒径为0.2 mm～5.0 mm。

基于上述，所述氧化铝微粉为活性α氧化铝微粉，所述活性α氧化铝微粉的氧化铝含量大于97%，其粒径小于2微米。

基于上述，所述莫来石微粉中氧化铝的含量为68%～72%、氧化铁的含量小于0.8%，所述莫来石微粉粒径小于0.045 mm。

基于上述，所述软质黏土的可塑性指数大于30，所述软质黏土的氧化铝含量大于30%、氧化铁含量小于1%；所述软质黏土的粒径小于0.045 mm。

基于上述，所述结合剂为硫酸铝溶液或水，所述硫酸铝溶液的密度为1.2 g/mL～1.3 g/ mL。

基于上述，所述漂珠中氧化铝的含量为35%～40%、所述漂珠的耐火度为1690℃～1730℃、所述漂珠的堆积密度小于0.5 g/cm³。

本发明还提供一种所述的轻质耐火砖的制备方法，包括以下步骤：按照上述质量百分数的原料，将氧化铝空心球、漂珠和结合剂进行混合；然后向其中加入氧化铝微粉、软质黏土和莫来石微粉进行混合得到混合坯料，所述混合坯料经困料处理7小时～10小时后经压制成型制得耐火砖坯体，所述耐火砖坯体经干燥、烧结后制得所述轻质耐火砖。

基于上述，所述的轻质耐火砖的制备方法中，所述耐火砖坯体的干燥温度为60℃～120℃、干燥时间为24小时～48小时；所述耐火砖坯体的烧结温度为1400℃～1460℃、烧结保温时间为3小时～5小时。

其中，所述困料步骤是指把所述混合坯料在适当的湿度和温度下储放一定时间的处理方法，其作用是使结合软质黏土和水分分布得更加均匀些，充分发挥结合软质黏土的可塑性能和结合性能，以改善坯料的成型性能。

利用上述材料制备的在轻质耐火砖具有较好的保温和较高的机械性能，其中各原料的成分及作用分析如下：

氧化铝空心球是一种新型的高温隔热材料，主要成分为Al₂O₃，其含量大于99%，它是用工业氧化铝在电炉中熔炼吹制而成的，晶型为α-Al₂O₃微晶体，最高使用温度1800℃，利用其制得的制品机械强度高，为一般轻质制品的数倍，而体积密度仅为刚玉制品的二分之一。

氧化铝微粉主要成分为Al₂O₃，其含量大于97%，具有熔点高、热稳定性好、硬度大、耐磨性好、机械强度大高、电绝缘性好、耐腐蚀等特点，特别适用于定型制品和耐火浇注料、可塑料、修补料、喷补料、涂抹料等不定形耐火材料，对改善耐火材料的高温强度、提高材料的抗侵蚀性能具有很强的作用。

软质黏土主要成分为Al₂O_3，其含量大于30%，并含有少量的Fe₂O₃可塑性指数大于30，具有强的耐酸性能和大于1700℃的耐烧性能从而增加了所述轻质耐火砖的抗煅烧性，与水结合形成的泥料具有较高的可塑性，使得制备的所述砖坯具有较好的成型性。

莫来石是一系列由铝硅酸盐组成的矿物统称，其主要成分为Al₂O_3，其含量为68%～72%，并含有少量的Fe₂O₃，使用温度可达1800℃，且耐骤冷骤热、机械强度大、抗热冲击力和抗渣性强、荷重转化点高，并具有极高的化学稳定性和极强的抗化学腐蚀性，从而使得制备的所述轻质耐火砖具有高荷软、低蠕变、高抗热震性能。

漂珠是一种能浮于水面的粉煤灰空心球，其主要化学成分以二氧化硅和三氧化二铝，呈灰白色，壁薄中空，重量很轻，粒径约0.1 mm，表面封闭而光滑，具有颗粒细、中空、质轻、高强度、耐磨、耐高温、保温绝缘、绝缘阻燃等多种特性，其耐火度大于1610℃，是优良的保温耐火材料，其应用在所述轻质耐火砖中可以减轻轻质耐火砖的重量、提高轻质耐火砖的耐火性能。

本发明相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，具体的说，本发明将将不同粒度的氧化铝空心球、漂珠、氧化铝微粉、软质黏土和莫来石微粉进行混合，使得制备的砖坯各个部位成分配比搭配一致，保证了煅烧所得的轻质耐火砖各部位性能的一致性，同时原料中含有大量棱角突出的粒度料，增大了临界粒度，为轻质耐火砖提供了牢固的骨架结构使其在使用过程中不易产生变形。同时分别利用氧化铝空心球、漂珠、氧化铝微粉和莫来石微粉的耐烧特性和较好的成型性，使得制备的轻质耐火砖具有高荷软、低蠕变、高抗热震性能，且该方法采用的原料易得、成分搭配合理，制备步骤简单。从而使得利用该轻质耐火砖制备的复合密封火口具有热稳定性能好、使用寿命长、热损失小的特点。

具体实施方式

下面通过具体实施方式，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

实施例1

本实施例提供一种轻质耐火砖，它包括下述质量百分数的原料：35%粒径为0.2 mm～5.0 mm的氧化铝空心球、20%的漂珠、10%的密度为1.2 g/cm³硫酸铝溶液、3%的粒径小于2微米的活性α氧化铝微粉、7%的可塑性指数大于30且粒径小于0.045mm的软质黏土和25%的粒径小于0.045 mm莫来石微粉。

本实施例还提供一种制备上述轻质耐火砖的方法，其步骤包括：将质量百分数分别为35%的氧化铝空心球、20%的漂珠和10%的密度为1.2 g/cm³硫酸铝溶液进行混合3分钟；然后向其中加入质量百分数分别为3%的活性α氧化铝微粉、7%的软质黏土和25%的莫来石微粉进行混合15分钟得到混合坯料，所述混合坯料困料10小时后，分别采用制砖机将所述混合坯料制成型压制成轻质耐火砖组件坯体，将所述坯体在120℃的条件下干燥24小时，并在1450℃条件下煅烧3小时制得所述轻质耐火砖。

经检测，本实施例制得的轻质耐火砖性能如下：体积密度1.21 g/cm³、耐压强度25MPa、导热系数0.7、显气孔率70%、热震稳定性次数15次；由此可见，本实施例中所述的轻质耐火砖具有热稳定性能好、使用寿命长、热损失小的优点。

实施例2

本实施例提供一种轻质耐火砖，其组成原料和制备方法与实施例1中的大致相同，不同之处在于本实施例中的原料用水取代实施例1中的硫酸铝溶液作为结合剂，各原料的质量百分数与实施例1中的原料相同。

本实施例提供的所述轻质耐火砖的制备方法与实施例1中的制备方法大致相同，不同之处在于：所述混合坯料困料10小时后，分别采用制砖机将所述混合坯料制成型压制成上述轻质耐火砖组件形状的坯体，将所述坯体在60℃的条件下干燥48小时，并在1400℃条件下煅烧5小时制得所述轻质耐火砖。

经检测，本实施例制得的轻质耐火砖性能如下：体积密度1.20 g/cm³、耐压强度13MPa、导热系数0.83、显气孔率70%、热震稳定性次数13次。由此可见，本实施例中所述轻质耐火砖具有热稳定性能好、使用寿命长、热损失小的优点。

实施例3

本实施例提供一种轻质耐火砖，其组成原料和制备方法与实施例1中的大致相同，不同之处在于所述轻质耐火砖的原料的质量百分数不同：本实施例中包括下述质量百分数的原料：35%的氧化铝空心球、20%的漂珠、10%的密度为1.3 g/cm³的硫酸铝溶液、3%的粒径小于2微米的活性α氧化铝微粉、12%的可塑性指数大于30且粒径小于0.045mm的软质黏土和20%的粒径小于0.045 mm莫来石微粉。

本实施例提供的所述轻质耐火砖的制备方法同实施例1中的制备方法。

经检测，本实施例制得的轻质耐火砖性能如下：体积密度1.27 g/cm³、耐压强度27MPa、导热系数0.92、显气孔率68%、热震稳定性次数14次。由此可见，本实施例中所述轻质耐火砖具有热稳定性能好、使用寿命长、热损失小的优点。

实施例4

本实施例提供一种轻质耐火砖，其组成原料和制备方法与实施例1中的大致相同，不同之处在于所述轻质耐火砖的原料的质量百分数不同：本实施例中包括下述质量百分数的原料：55%粒径为0.2 mm～5.0 mm的氧化铝空心球、15%的漂珠、10%的密度为1.2 g/cm³硫酸铝溶液、3%的粒径小于2 微米的活性α氧化铝微粉、7%的可塑性指数大于30且粒径小于0.045mm的软质黏土和10%的粒径小于0.045 mm莫来石微粉。

经检测，本实施例制得的轻质耐火砖性能如下：体积密度1.31 g/cm³、耐压强度18MPa、导热系数0.83、显气孔率65%、热震稳定性次数15次。由此可见，本实施例中所述轻质耐火砖具有热稳定性能好、使用寿命长、热损失小的优点。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims

1.一种轻质耐火砖，其特征在于，它包括下述质量百分数的原料：氧化铝空心球20%～55%、漂珠20%～40%、结合剂6%～10%、氧化铝微粉1%～3%、软质黏土5%～20%、莫来石微粉10%～30%。

2.根据权利要求1所述的轻质耐火砖，其特征在于，所述氧化铝空心球的氧化铝含量大于99%、所述氧化铝空心球粒径为0.2 mm～5.0 mm。

3.根据权利要1或2所述的轻质耐火砖，其特征在于，所述氧化铝微粉为活性α氧化铝微粉，所述活性α氧化铝微粉的氧化铝含量大于97%，其粒径小于2微米。

4.根据权利要求3所述的轻质耐火砖，其特征在于，所述莫来石微粉中氧化铝的含量为68%～72%、氧化铁的含量小于0.8%，所述莫来石微粉粒径小于0.045 mm。

5.根据权利要求4所述的轻质耐火砖，其特征在于，所述软质黏土的可塑性指数大于30，所述软质黏土的氧化铝含量大于30%、氧化铁含量小于1%；所述软质黏土的粒径小于0.045 mm。

6.根据权利要求5所述的轻质耐火砖，其特征在于，所述结合剂为硫酸铝溶液或水，所述硫酸铝溶液的密度为1.2 g/mL～1.3 g/ mL。

7.根据权利要求6所述的轻质耐火砖，其特征在于，所述漂珠中氧化铝的含量为35%～40%、所述漂珠的耐火度为1690℃～1730℃、所述漂珠的堆积密度小于0.5 g/cm³。

8.一种所述的轻质耐火砖的制备方法，包括以下步骤：按照权利要求1～7任一项所述的质量百分数的原料计算，将氧化铝空心球、漂珠和结合剂进行混合；然后向其中加入氧化铝微粉、软质黏土和莫来石微粉进行混合得到混合坯料，所述混合坯料经困料处理7小时～10小时后经压制成型制得耐火砖坯体，所述耐火砖坯体经干燥、烧结后制得所述轻质耐火砖。

9.根据权利要求8所述的轻质耐火砖的制备方法，其特征在于，所述耐火砖坯体的干燥温度为60℃～120℃、干燥时间为24小时～48小时；所述耐火砖坯体的烧结温度为1400℃～1460℃、烧结保温时间为3小时～5小时。